既轻松又省钱!轨道交通传感器系统升级有诀窍

在可以预见的未来,中国轨道交通行业依然保持着强劲的增长势头。有数据显示,中国铁路网规模将从2020年的15万公里(其中高速铁路3万公里),增长至2025年的17.5万公里(其中高速铁路3.8万公里)。预计“十三五”期间城市地铁新增里程也将达到4100-6000公里。

而在规模增长的同时,中国轨道交通也在追求更高的发展质量,以期提升整个轨道交通系统的智能化水平和运营的效率。在此过程中,轨道交通装备制造业面临的“技术爬坡”挑战在所难免。

在诸多挑战中,轨道交通传感器系统的升级是一个关键的环节。其中的原因很容易理解——智能化必然是以大量的数据为基石的,而数据的来源就是前端的传感器。

以轨道交通领域应用最广泛的速度传感器为例,在轨道主推进系统、车轮防滑保护(WSP)、现代列车牵引控制系统(轨道信令)、转向架等系统中,都会看到它的身影。

轨道交通中的速度传感器的主流是霍尔传感器。霍尔传感器的工作原理是:将一个霍尔元件器件置于磁场中,并在器件两端施加恒定电流,在洛仑兹力的作用下,电流在通过霍尔元件时向一侧偏移,使得器件在电流垂直方向上产生电位差,这就是霍尔电压。霍尔电压与磁场强度相关,磁场越强,电压越高,磁场越弱,电压越低,基于这样的特性就可实现速度的测量了。

如图1所示,霍尔速度传感器可以感知被测物体(齿轮)转动时产生的磁场变化,并通过内部电路将周期变化的信号换算为转动速度,进而完成速度的测量。



图1,霍尔速度传感器工作原理


伴随着轨道交通装备自动化和智能化水平的提升,越来越多的系统或设备会需要速度数据作为分析决策的依据。最直接的做法当然是增加速度传感器的数量,并将数据传输至目标系统或设备。不过这样的传感器系统升级的缺点很明显,由于每个传感器都需要自己单独的信号数据通道,所以:

  • 系统整体的成本会随之攀升。

  • 系统复杂度也会增加,随之而来的就是设备体积、重量的增加。

那么有没有一种优化的解决方案,能够在速度传感器系统升级过程中,能够避免上述的问题呢?答案是肯定的——泰科电子(TE Connectivity,以下简称“TE”推出的DSD 25多通道霍尔速度传感器就是一个针对性的解决方案。



图2,DSD 25多通道霍尔速度传感器


该传感器中,包含有3-4个传感单元,而且具有两个电气隔离的电路,该电路最多可产生两个与旋转速度成正比的相移方波信号。这种设计的优点显而易见:基于一个传感器,就可以产生多路信号数据,并输入给不同的系统和设备。以前要由多个传感器提供的数据信息,现在一个传感器就可以搞定,因此在实际应用中,采用多通道的霍尔速度传感器,不仅可以节省硬件成本,也让相关的安装工作更为简化,省时省力。

图3是一个采用TE多通道速度传感器升级列车控制管理系统(TCM)的示意。整个升级过程只需简单的三步:

  • Step1: 用多通道速度传感器替换以前的单通道版本传感器

  • Step2: 在原有系统基础上,并行安装新的TCM系统

  • Step3: 单独从转向架到TCM布线完成升级,两个完全独立(电气隔离)的系统互不影响



图3,采用TE多通道速度传感器升级TCM示意


当然,除了上述的有点之外,作为面向轨道交通应用的元器件,DSD 25多通道霍尔速度传感器还有其他一些可圈可点的特性,比如:出色的EMC特性、超低功耗、符合轨道交通标准规范、可配套多品种定制化的外壳、可与其他传感器协同工作……这些特性使得DSD 25多通道霍尔速度传感器与其他竞品相比有更突出的优势,为用户的设计开发带来更大的便利性和灵活度。



霍尔速度传感器规格


总之,选择了TE的多通道霍尔速度传感器,无疑会为轨道交通传感器系统的升级,以及整体的智能化提升提供一条捷径。这得益于TE在传感器技术上深厚的积累,也是其超过40年的服务轨道交通行业经验的结晶。



图5,TE可为轨道交通提供全方位的传感器解决方案,包括振动加速度传感器,湿度传感器,位置传感器,压力传感器和温度传感器等




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